Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 52

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 

л /

а = Т °как, (2)

к=1

где ак - оценка координаты объекта (например, угловой) в парциальном канале; Ок - ве­совой коэффициент, физически интерпретируемым мерой относительной точности к—го парциального канала. Для нормальных распределений оценок ак и шума

1

Ск =^7", (3)

к=/ °ка

где о\а - дисперсия канальной оценки.

Распознавание. Задача многоальтернативного обнаружения возникает в ситуациях, когда требуется не просто принять решение о наличии объекта, но и решение о его клас­се. Важным с практической точки зрения является разделение наблюдаемых объектов на два класса - истинные и ложные цели, например, в задачах совместного обнаружения -распознавания наземных объектов [1]. Алгоритм оптимального объединения решений парциальных каналов при трехальтернативном обнаружении принимает

вид

Т Т н(к) а - гк) > с 2,, (4)

(5)

где У = (у1, у2...уг) - /- мерный вектор частных решений, ук = 0 - цели нет ук = 1 -

цель ложная, ук = 2 - цель истинная; И(гк) - коэффициент, определяющий относитель­ный вес г-го решения в к-м парциальном канале, г = 0,1,2,

[1 при ук = г [0 при у, ф г

С2}-= 0,1) - пороговое значение, выбираемое исходя из допустимых вероятностей

ложной тревоги и принятия ложной цели за истинную для многоспектральной системы в целом.

Правила (1), (2), (3) допускают простую физическую интерпретацию - чем выше статистическая надежность парциального спектрального канала, тем больший вес имеют его решения.

Структурная схема оптимальной многоспектральной системы мониторинга пред­ставлена на рис. 1.

А1

її

А1

3,

6

3!

4

3*

1ь, Нг

5

Рис. 1: 1 - апертурная часть парциального спектрального канала; 2 - приемо-передающий тракт парциального спектрального канала; 3 - блок выработки

решений парциального спектрального канала; 4 - анализатор помеховой обстановки; 5 - блок вычисления канальных весовых коэффициентов Ьк, Ок, Нг; 6 - блок вычисления

весовых сумм (10), (14), (21); 3ь..3і - показатели эффективности парциальных спектральных каналов; Л1,_Л1 - сигналы управления адаптацией приемо-передающих трактов парциальных спектральных каналов

1

2

3

к

к

к

1

Из вышеизложенного и анализа выражений (1), (2), (3) следует, что в общем случае эффективность многоспектральной системы, независимо от уровня комплексирования, повышается с увеличением количества парциальных каналов и максимального их разне­сения по частоте.

Для обеспечения взаимосогласованной работы парциальных спектральных каналов в пространстве и времени, а также уменьшения массогабаритных показателей многоспек­тральных систем геомониторинга разработана методология конструктивного комплекси-рования (интеграции) [1, 3]. Непосредственными физическими предпосылками для соз­дания интегрированных многоспектральных систем являются: возможность объединения парциальных спектральных каналов в рамках единой схемы диаграммообразования; ин­вариантность структуры аппаратно-программной части многоспектральной системы к физическому построению парциального канала после аналого-цифрового преобразования канальной информации. На рис. 2 представлена структурно-функциональная схема ин­тегрированной радиооптической системы геомониторинга

Управление

Рис. 2: 1 - сканирующее плоское зеркало; 2 - управляемый электропривод; 3 - приемник теплового излучения ИК диапазона; 4 - параболическое зеркало; 5 - моноимпульсный облучатель ММД; 6 - когерентно-импульсный приемопередатчик; 7, 8 - печатные поляризационные фильтры; 9 - гиперболическая подложка; 10 - параболическая подложка; 11 - блок управления, обработки и синхронизации

Выводы.

1. Комплексирование каналов различных диапазонов 3МВ существенно повышает информативность и помехоустойчивость геомониторинга, причем прирост эффективно­сти является монотонной функцией количества парциальных спектральных каналов и максимального значения их частотного разнесения.

2. Оптимальная структура многоспектральной системы включает анализатор поме-ховой обстановки для адаптации весовых коэффициентов информационного вклада пар­циальных спектральных каналов.

3. Работа многоспектральной системы геомониторинга в реальном масштабе време­ни с учетом массогабаритных ограничений может быть обеспечена путем интеграции парциальных спектральных каналов в рамках единой схемы диаграммообразования.

Литература

1. Зубков А.Н. Системы радиовидения миллиметрового диапазона. Принципы по­строения. Сопоставления и интеграция с оптическими каналами, результаты эксперимен­та // Радиоэлектроника.- 2005.- №9.- С.3-16, №10.- С.3-10 (Изв. вузов).

2. Вопросы статистической теории радиолокации / Бакут П.А., Большаков И.А., Герасимов Б.М. и др. / Под ред. Г.П. Тартаковского.- М.: Сов. Радио.- Т.1, 1963.-Т.2, 1964.

3. Патент 70868 А Україна, МПК О01111/00, 001813/00. Спосіб дистанційного моніторингу земної поверхні та інтегрована система для його реалізації / А.М. Зубков, І.Н. Прудіус, Л.М. Смеркло (Україна). - №20031212144; Заявлено 30.12.2003. - Опуб. 15.10.2004.- Бюл. №10.

ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТАЯ НАВИГАЦИОННАЯ РЛС ДЛЯ МОРСКИХ СУДОВ

Козелков С.В., Подгурский А.М., Тищенко Б.Г. Государственное предприятие Центральный научно-исследовательский институт навигации и управления 04073, г. Киев, ул. Фрунзе 160/20, тел.(044)463-9922 E-mail: office.nav.u@nbi.com.ua, тел./факс (044)463-9922 The result of development of the up-to-date solid-state navigation radar station (NRS) for sea vessels are given in this work. The problems on creation of such a NRS are outlined, as welt as the RS performance characteristics are shown.

Special attention is paid on the realization of the rough sea surface interference de-correlation by means of rearrangement of pulse-by-pulse emission frequency.

Введение. Одним из наиболее распространенных радиолокационных средств явля­ются корабельные навигационные РЛС. Традиционное их построение базируется на при­менении магнетронных передатчиков. При простоте такого построения оно обладает ря­дом существенных недостатков:

- низкая надежность, обуславливающая большие эксплуатационные расходы;

- большие излучаемые мощности, препятствующие использованию их в аквато­риях портов и прибрежной зоне;

-- отсутствие возможности повышения обнаружительной способности малоразмер­ных плавсредств на фоне отражений от взволнованной морской поверхности и от атмо­сферных осадков;

- для военных применений - отсутствие возможности эффективной борьбы с пред­намеренными активными помехами и низкая скрытность работы для средств радиотехни­ческой разведки противника.

Цель разработки перспективной навигационной РЛС - устранение перечисленных недостатков РЛС традиционного построения путем применения технических решений, базирующихся на современной элементной базе.

Основными задачами проектирования современных корабельных навигаци­онных РЛС (НРЛС) являются:

- уменьшение влияния помех от атмосферных осадков и морской поверхности;

- повышение надежности и уменьшение затрат на эксплуатацию НРЛС;

- повышение эффективности работы оператора НРЛС.

Общепринятыми кардинальными путями решения перечисленных задач являются переход на твердотельные приемопередающие устройства и автоматизация работы НРЛС. Однако, практическое решение этих задач сопряжено с рядом технических труд­ностей:

- разработка твердотельных усилителей мощности, работающих с большой часто­той следования импульсов;

- обеспечение перестройки несущей частоты излучений от импульса к импульсу, позволяющее раскоррелировать сигналы от взволнованной морской поверхности и исключить прием сигналов от запредельных целей;

- применение сложных и комбинированных сигналов, обеспечивающих макси­мальную и минимальную дальность обнаружения без "мертвых зон" по дальности;

- разработка алгоритмов и программ корректировки направления излучения час-тотнозависимых рупорно-щелевых антенн НРЛС при перестройке несущей частоты от импульса к импульсу без "мертвых зон" по азимуту.

В разрабатываемой нами твердотельной помехозащищенной экологически чистой НРЛС перечисленные трудности преодолены.

Состав и технические характеристики НРЛС. 1 Рупорно-щелевая антенна с шириной диаграммы направленности: - в вертикальной плоскости 23°;

- в горизонтальной плоскости 0,85°.

2 Твердотельное передающее устройство:

- мощность 100 Вт, 10 Вт, 1 Вт, 0,1 Вт;

- минимальная скважность 10;

- диапазон частот 9300 - 9500 МГЦ.

3 Синтезатор частот:

- количество переключаемых частот от импульса к импульсу - 32;

- длительность импульсов 0,1 - 50 мкс с фазокодовой манипуляцией (ФКМ) и с линейно-частотной модуляцией (ЛЧМ) сигнала;

- время переключения частот     10 - 20 мкс;

- время переключения мощности < 1 мкс.

4 Приемное устройство:

- коэффициент шума 3 дБ;

- выходные видеосигналы — квадратурные.

5 Процессор реального времени:

- аналого-цифровые преобразователи 12 разрядов;

- обеспечивает решение следующих задач:

а) формирование зондирующих и опорных кодов;

б) корреляционно-фильтровую обработку;

в) предварительное накопление сигналов и вычисление амплитуд сигналов;

г) формирование сигналов ВАРУ;

д) формирование циклограмм комбинированных зондирующих сигналов и сигналов бланкирования;

е) формирование 12-разрядных кодов углового положения антенны;

ж) формирование значений несущей частоты излучения с учетом коррекции направления излучения частотнозависимой антенны;

и) связь с приемопередающей аппаратурой и главным процессором НРЛС.

6 Привод вращения антенны:

- угловая скорость вращения 20 - 10 оборотов /мин.;

- мощность двигателя 500 Вт.

7 Главный процессор НРЛС на базе двухъядерного процессора СР307 фирмы Коп­или обеспечивает решение следующих задач:

- формирование карты помех;

- формирование адаптивных порогов обнаружения;

- автоматическое обнаружение целей;

- стабилизация ложных тревог;

- исключение ложных целей, принятых боковыми лепестками антенны и обу­словленных временными боковыми лепестками сложных сигналов;

- коррекция координат целей от воздействия качек корабля;

- формирование формуляра обнаруженных целей;

- преобразование координат обнаруженных целей для отображения;

- формирование команд управления НРЛС в диалоговом режиме;

- межобзорная идентификация целей;

- автоматическое сопровождение целей и вычисление их траекторий.

8 Устройство отображения информации - цветной жидкокристаллический монитор с диагональю 23 дюйма с суммой элементов разложения 1600 х 1200.

Основные характеристики НРЛС по прямому назначению:

- максимальная потенциальная дальность обнаружения:

а) дальность обнаружения судна валовой вместимостью

5000 регистровых тонн - 18 миль;

б) морского буя с ЭПР > 10 м2 - 3,5 мили;

- минимальная дальность обнаружения - 20 м;

- разрешающая способность:а) по азимуту

б) по дальности

количество автоматически сопровождаемых целей потребляемая мощность

< 1,0°; 15 4 150 м; 50;

1000 Вт;

180 кг.

масса

Выводы. Среди комплекса технических решений по созданию твердотельной по-мехозащищенной навигационной РЛС для морских судов доминирующими являются:

- разработка твердотельного передающего устройства с перестройкой частоты излучения от импульса к импульсу;

- разработка алгоритмов и программ обработки сигналов для раскоррелирования помех и компенсации частотной зависимости антенн.

Разработка твердотельных усилителей мощности обеспечена наличием в продаже 15 - 25-ваттных транзисторов, работающих в заданном диапазоне. Однако, в настоящее время из многих десятков типов НРЛС известно лишь три, построенных не на магне-тронном передатчике, а на твердотельном. Это PILOT Mk-2 (Швеция), SQOUT (Голлан­дия) и Sharp (Бенилюкс). Они используют сложные сигналы со сжатием импульса, адап­тивно усиливают излучаемую мощность для обеспечения экологической чистоты при ра­боте в акваториях портов, однако, лишь в Sharp в перспективе предполагают реализовать те преимущества, которые дает перестройка несущей частоты от импульса к импульсу. В нашей навигационной РЛС реализовано подавление помех от взволнованной морской поверхности и гидрометеоров путем их раскоррелирования при перестройке частоты из­лучения от импульса к импульсу.

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИОННО-ДОПЛЕРОВСКОГО СПЕКТРАЛЬНОГО

АНАЛИЗА ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ОБЪЕКТОВ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

Р.В. Колесник

Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского «Харьковский авиационный институт» 61070, Харьков, ул. Чкалова, 17, каф. производства радиоэлектронных систем

летательных аппаратов Тел. (057) 707-43-53, е-mail: RTSLA@kharkov.com; факс (057) 315-11-31 In the thesis the intercoupling of vibration of the engine and the polarization-modulated signal, which polarising spectrum is considered, has the combined structure representing a com­position broad-band noise (background) and lines of a spectrum. The engine is considered as fluctuating object which disseminates a radar-tracking signal, and can consist in the form of a set of elementary reflectors. Polarising characteristics of the reflected signal depend thus both on parameters of an irradiating wave, and from geometrical properties of object of remote su­pervision, and the spectral structure of a signal is defined by characteristics of fluctuations.

Введение. К диагностике по вибросостоянию относятся оценка и прогнозирование динамической нагруженности конструкции, выявление опасных колебаний, их причин и источников, а так же выявление и оценка опасных динамических воздействий на конст­рукцию, идентификация объектов авиационной техники (АТ). Вибрации и шум объекта несут информацию о состоянии, режиме работы его отдельных узлов и даже о предстоя­щем разрушении какого-либо узла или детали [1].

Определить параметры вибрации можно для точки на объекте, области, для всего объекта в целом, рассматривая его как группу локальных точек с индивидуальными па­раметрами, для семейства объектов. Можно это сделать как для фиксированного режима работы, так и для различных режимов и условий эксплуатации.

Если различные элементарные отражатели объекта вибрируют в пространстве с различными скоростями, возможно выделение поляризационных свойств отдельных эле­ментов объекта. При этом преобразование поляризации волны каждым элементарным отражателем может быть выражено с помощью комплексных коэффициентов отражения объекта дистанционного зондирования (ДЗ), которые в совокупности представляют поля­ризационную матрицу рассеяния (ПМР). Анализ ее поляризационно-спектральной струк­туры позволяет выделить характерные особенности объекта, что напрямую связанно с его техническим состоянием.

Материалы и результаты исследования. Процесс классификации зависит от ха­рактерных признаков отраженного сигнала, т.о., для построения бесконтактной дистан­ционной системы технической диагностики объектов по вибрационным параметрам воз­можно использовать методы поляризационной селекции отраженных сигналов. Получе­ние полной поляризационной информации об объектах ДЗ возможно за счет измерения ПМР, что позволяет при последующей обработке отраженных сигналов выделять эффек­тивные признаки объектов вибрации. Измерение полной ПМР обеспечивают поляризаци-онно-модулированные сигналы [2-4].

Вибрирующий объект можно представить в виде совокупности элементарных от­ражателей:

N

EEr (t) = 1 ИД (i, j, t),

i

где Er (t) - сигнал отраженный от объекта ДЗ, h - элементарный отражатель, N - коли­чество отражателей, i, j - параметры поляризации электромагнитной волны (эллиптич­ность и ориентация в пространстве соответственно).

Если учесть, что каждый отражатель может рассеять ЭМВ формой сигнала S(t) и изменить представление поляризованной ЭМВ то рассеянный сигнал можно представитьв следующем виде:

ЕЕт ) = Е ІгД (і, і, 5 ), і),

где 5 ) - можно рассматривать, как модулирующий сигнал, который модулирует в от­дельности каждый отражатель и основные параметры поляризации суммарной рассеян­ной ЭМВ.

Колебания элементарных отражателей приводят к различным видам модуляции от­раженного сигнала. Преобразование поляризации отраженного сигнала вызывается вто­ричным излучением наведенных токов. Эти токи определяют все характеристики отра­женной ЭМВ, в том числе и ее поляризацию. Поляризационные характеристики отра­женного сигнала зависят при этом как от параметров облучающей волны, так и от гео­метрических размеров объекта ДЗ, диэлектрической и магнитной проницаемостей и про­водимости, эффективной площади рассеяния (ЭПР) и направлений распространения об­лучающей и отраженной волн, а спектральная структура сигнала определяется характе­ристиками вибрации.

Для формирования признаков вибрирующего объекта необходимо определить па­раметры поляризации, которые формируются в матрице рассеяния. Аналитическая запись принятого радиолокационного сигнал Ея от цели для случая однопозиционной радиоло­кации имеет вид [2, 3]:

£

5" 5"

н

где Шнн,Шну, Бш, комплексные элементы ПМР, определяющие проекцию ЭМВ в про­странстве на ортогональные компоненты.

Отраженный радиолокационный сигнал в двойном комплексном поле имеет сле­дующий вид

Ёк ) = [Ен ) + 1ЁУ ) ] вюг,

где Ён ), Ёу ) представляют комплексные элементы рассеянной ЭМВ в ортогональной системе координат отвечающие проекциям на горизонтальную и вертикальную состав­ляющие соответственно.

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 


Похожие статьи

Автор неизвестен - 13 самых важных уроков библии

Автор неизвестен - Беседы на книгу бытие

Автор неизвестен - Беседы на шестоднев

Автор неизвестен - Богословие

Автор неизвестен - Божественность христа